Создание 3D модели Церкви Петра Митрополита в г. Переславль-Залесский из фотографий

Наша команда была привлечена в тестовый проект, организованный фондом Иннотех 21 для оценки технологии фотограмметрии (создания трехмерных моделей объектов на основе фотографий) как метод построения цифрового двойника объекта культурного наследия. В планах компании Иннотех 21 оцифровать и сохранить визуальный облик объектов РПЦ, с целью сохранения достоверной информации при восстановлении и проведения реставрационных работ.

Задача

Заказчик имел представление о точных методах сбора данных, а именно использование наземного лазерного сканирования для определения точных размеров всех строений, возможной сложной отрисовки архитектурных элементов по облаку точек. Но метод фотограмметрии заинтересовал своей доступной визуализацией, достаточной точностью и относительной простотой, что касается создания общей картины территории.

Решение

На протяжении 8 лет наша команда специализируется на фотограмметрии и тут нам выпал шанс показать на что способна технология. Тестовый проект решено было сделать в г. Переславль-Залесский. Поскольку создание внешнего облика объектов — это задача, которую мы регулярно решаем и по ней собственно все известно, но вот в данном проекте было принято решение объединить модель снаружи с моделью внутри церкви, т.е. сделать один проект, когда можно работать с наглядными данными снаружи и внутри. Над проектом начала работу команда из 4 человек. Для точности получения размеров было сделано лазерное сканирование сканером Faro S70. С точностью до 1 см. И для создания фотограмметрической модели с точностью 2-4 см. было использовано следующее оборудование: Дрон DJI Fantom 4Pro V2.0 PPK AGNSS Teodrone, DJI Mavic Mini PPK Topodrone, GNSS EFT, фотокамеры Canon, DJI, штативы, осветительное оборудование и пр. На объекте было создано высотно-опорное обоснование с помощью геодезического оборудование на территории и внутри церкви, созданы маршруты для дронов, осуществлены полеты над территорией и Церквями. С помощью камер и осветительного оборудования был собран фоторяд внутреннего пространства с соблюдением технологии. Первыми об окончании работ отчитался коллега, работавший с лазерным сканером. Сбор информации достаточно быстрый процесс ведь в основе лазерный луч, который собирает до 976 000 точек в секунду. А вот задача со сбором материала с помощью фотокамер процесс трудозатратный и не простой. Многие, наверное, удивятся думая, что фотограмметрия дешевый и простой способ, но только если вам нужен ортофотоплан территории, грубо снимок сверху вниз (ортогональны), но не в случае создания детальной 3D модели на основе фотографий. Во время полевых работ сделано около 10 тысяч фотоснимков, Модель собрали в программе Bentley Context Capture.  

В результате 3-4 часов работы лазерного сканера и еще 5-8 часов сбора и уравнивания данных со сканера мы получили точное облако точек объекта, которое может лечь в основу чертежей по объекту. И в результате 10 часовой работы на объекте 3-мя специалистами для создания фотограмметрической модели и 36 часам работы камерального специалиста и 72 часам машинной работы мы получили полную фотограмметрическую модель объекта снаружи и внутри. Такая модель сложна в создании, требует больше времени, но результат стоит того, ведь сегодня только фотография создает объект так как его видит человеческий глаз, а значит создает копию неотличимую от оригинала. Да метод не прост и требует профессиональных знаний, но он того стоит, ведь сделать это достаточно один раз и сохранить навсегда, так почему бы не потратить на это время.